Контрольная работа по «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»

Титанирование — процесс диффузионного насыщения поверхности сталей титаном. Насыщение осуществляется при температурах порядка 1100 °С, глубина насыщения обычно не превышает 0,3 мм. С помощью титанирования стальным деталям придается исключительно высокая коррозионная стойкость, характерная для титана главным образом в средах различных кислот. Титанирование может проводиться в твердых (порошкообразных), жидких и газообразных насыщающих средах. Процесс по технологическим и химическим особенностям близок к хромированию — так же, как при хромировании, в поверхностных слоях малоуглеродистых сталей в процессе насыщения их титаном создается a -твердый раствор титана в железе, который содержит до 30 % титана. Также возможно образование в поверхностном слое сталей интерметаллидного соединения TiFе₂. В сталях с высоким содержанием углерода в поверхностных слоях дополнительно образуются карбидные соединения, резко повышающие твердость насыщенного слоя.

Цинкование  — процесс диффузионного насыщения поверхности детали цинком. Химико-термические методы цинкования включают в себя горячее цинкование или цинкование погружением, цинкование в порошке цинка — шерардизация, цинкование в парах цинка. Кроме этих методов используется электролитическое цинкование, металлизация напылением и нанесение цинкосодержащих красок. Цинкование — процесс, способствующий резкому повышению коррозионной стойкости. Повышение коррозионной стойкости при цинковании стальных деталей достигается за счет двух химических процессов: цинк, по отношению к железу являясь электроположительным металлом, тормозит коррозию поверхности детали. Под воздействием атмосферной влаги на цинкованной поверхности стальной детали образуется слой карбонатов и оксидов цинка, оказывающий также защитное действие. Температура цинкования зависит от способа проведения операции. Так, при цинковании в порошках температура процесса колеблется в пределах 370–430 °С, при цинковании погружением — 430–470 °С. Также широк интервал времен выдержек при цинковании. Если при цинковании в порошковых смесях слой толщиной около 0,1 мм достигается в среднем за 10 часов, то при цинковании погружением толщину слоя в 0,3 мм получают в первые 10 секунд процесса.

Цинкование в парах  цинка осуществляется в восстановительной  среде водорода при температурах 850–880 °С и давлении около 80 мм водяного столба. Время такого процесса достаточно велико и обычно составляет десятки часов. Толщина полученных слоев обычно не превышает 0,1–0,2 мм.

В зависимости от режима насыщения в диффузионном слое на поверхности железа может образоваться η-фаза (твердый раствор железа в цинке), далее слой интерметаллидных фаз FeZn₁₃, FeZn₇, Fe₃Zn₁₀, а ближе к сердцевине — твердый раствор цинка в железе.

Для повышения коррозионной стойкости различных изделий (листы, трубы, проволока, посуда, аппаратура для  получения спиртов, холодильников, газовых компрессоров и т. д.) чаще применяют цинкование путем погружения изделий в расплав цинка.

2. Приведите  современную классификацию и маркировку алюминиевых сплавов, приведите примеры применения этих сплавов в машиностроении.        

 Алюминиевые сплавы условно  делятся на литейные (для производства  отливок) и деформируемые (для  производства проката и поковок). Далее будут рассматриваться  только деформируемые сплавы  и прокат на их основе. Под  алюминиевым прокатом подразумевают  прокат из алюминиевых сплавов и технического алюминия (А8 – А5, АД0, АД1).  Химический состав деформируемых сплавов общего применения приведен в ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 1131.    

 Деформируемые сплавы  разделяют по способу упрочнения: упрочняемые давлением (деформацией) и термоупрочняемые.     

 Другая классификация  основана на ключевых  свойствах: сплавы низкой, средней или высокой прочности, повышенной пластичности, жаропрочные, ковочные и т.д.    

  В таблице систематизированы наиболее распространенные деформируемые сплавы с краткой характеристикой основных свойств присущих для каждой системы. Маркировка дана по ГОСТ 4784-97 и международной классификации ИСО 209-1.  

 

Характеристика сплавов	Маркировка		Система легирования	Примечания
СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ)
Сплавы низкой прочности   и высокой пластичности,   свариваемые, коррозионносойкие	АД0	1050А	Техн. алюминий без легирования	Также АД, А5, А6, А7
	АД1	1230
	АМц	3003	Al – Mn	Также ММ (3005)
	Д12	3004
Сплавы средней прочности  и высокой пластичности,   свариваемые, коррозионносойкие	АМг2	5251	Al – Mg (Магналии)	Также АМг0.5, АМг1, АМг1.5АМг2.5 АМг4 и т.д.
	АМг3	5754
	АМг5	5056
	АМг6	-
ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ  СПЛАВЫ
Сплавы средней прочности и высокой пластичности свариваемые	АД31	6063	Al-Mg-Si (Авиали)	Также АВ (6151)
	АД33	6061
	АД35	6082
Сплавы нормальной прочности	Д1	2017	Al-Cu-Mg (Дюрали)	Также В65,  Д19, ВАД1
	Д16	2024
	Д18	2117
Свариваемые сплавы нормальной прочности	1915	7005	Al-Zn-Mg
	1925	-
Высокопрочные сплавы	В95	-	Al-Zn-Mg-Cu	Также В93
Жаропрочные сплавы	АК4-1	-	Al-Cu-Mg-Ni-Fe	Также АК4
	1201	2219	Al-Cu-Mn	Также Д20
Ковочные сплавы	АК6	-	Al-Cu-Mg-Si
	АК8	2014

 

Цветные металлы и  их сплавы находят широкое применение в машиностроении, электро- и радиотехнике, приборостроении и других отраслях промышленности благодаря многим ценным физико-химическим и механическим свойствам: большой электро- и теплопроводности, антифрикционным свойствам, пластичности и т. п.

Цветные металлы применяются главным образом в виде сплавов, так как в чистом виде они обладают малой прочностью. Наибольшее распространение в промышленности получили сплавы на основе меди, алюминия, олова, магния и других металлов.

Медь по своему значению в машиностроении является наиболее ценным техническим материалом. Она сплавляется со многими металлами, хорошо проводит электричество и тепло, уступая в этом отношении только серебру. Ее используют для изготовления электрических проводов, деталей электрооборудования и т. д.

Маркируется медь буквой М и порядковым номером (М00, МО, Ml, М2, МЗ, М4). Чем больше цифра в марке  меди, тем больше в ней примесей.

В значительной части  медь используется для получения  сплавов на медной основе: латуни, бронзы и др. Эти сплавы обычно прочнее меди. Они приобретают другие полезные свойства, поэтому ид широко применяют в технике.

Латунью называется сплав  меди с цинком. Содержание цинка  в сплаве может колебаться от 4 до 45%. Чем больше цинка в латуни, тем выше ее механическая прочность. В состав латуни кроме меди и цинка могут входить алюминий, никель, железо, марганец, олово и кремний. Такой сплав называется специальной латунью. Она имеет повышенную коррозионную стойкость, лучшие технологические и механические свойства.

Маркируется латунь следующим образом: буква Л означает название сплава — латунь, следующие за ней цифры указывают содержание меди в сплаве в процентах. Например, маркой Л63 обозначается латунь, содержащая 63% меди. Легирующие элементы специальных латуней обозначают: А — алюминий, Мц — марганец, К — кремний, С — свинец, О —- олово, Н — никель, Ж — железо. В марках специальных латуней первые две цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание меди в процентах, последующие цифры — содержание других элементов; остальное (до 100%) составляет цинк. Например, марка ЛМцЖ52-4-1 обозначает специальную латунь, содержащую около 52% меди, 4% марганца, 1% железа, остальное — цинк.

Бронзой называется сплав  меди с оловом, алюминием, никелем  и другими элементами. Бронза обладает высокими антифрикционными и механическими свойствами, а также хорошей коррозионной стойкостью. Она идет на изготовление арматуры и деталей механизмов, работающих во влажной атмосфере и в других агрессивных средах.

Бронзу маркируют буквами  Бр с буквенными обозначениями элементов, входящих в состав сплава, и числовыми показателями их содержания. Например, БрОФ6,5-0,15—бронза, содержащая 6—7% олова и около 0,15% фосфора, остальное— медь.

Алюминий обладает высокой  электро- и теплопроводностью (но несколько  худшей, чем медь). Наибольшее применение он нашел в электротехнической промышленности для изготовления проводов, кабелей, обмоток и т. д. Кроме того, алюминий используется в химической промышленности, в приборостроении, а также для получения алюминиевых сплавов.

Маркируется алюминий буквой А и цифрами, указывающими чистоту (наличие примесей) алюминия. Например, А99— алюминий, содержащий 99,999% алюминия и 0,001% примесей.

Основная часть алюминия используется для получения сплавов, так как они имеют более  высокие механические свойства.

Алюминиевые сплавы делятся  на литейные и деформируемые (обрабатываемые давлением).

Литейные алюминиевые  сплавы применяются при производстве деталей методом литья. Среди  них наибольшее распространение  получили сплавы алюминия с кремнием — силумины. Они обладают высокой жидкотекучестью, достаточно высокой прочностью, сопротивляются коррозии, хорошо обрабатываются резанием. Их используют для изготовления корпусов и крышек двигателей, поршней и т.д. Маркируются литейные алюминиевые сплавы буквами АЛ и кодирующей цифрой, обозначающей химический состав  сплава.   Например,  в  сплаве АЛ2 — 10—12%   кремния.

Распространенным деформируемым  алюминиевым сплавом является дюралюминий, основу которого составляют алюминий, медь и магний. Дюралюминий, как и другие деформируемые сплавы, применяют для получения листов, проволоки, ленты, фасонных профилей и различных деталей ковкой, штамповкой, прессованием. Его Маркируют буквой Д и порядковым номером. Например, Д1, Д16, Д18.

Широкое применение в  технике имеют сплавы олова и свинца с сурьмой и медью — баббиты. Баббитами заливают подшипники, работающие при большой нагрузке. Благодаря низкому коэффициенту трения они предохраняют шейки валов от изнашивания и облегчают смазывание трущихся поверхностей. Маркируются баббиты буквой Б и цифрами, показывающими процентное содержание олова в сплаве. Например, баббит Б83 содержит 83% олова.

Магний — самый  легкий из всех применяемых в технике  металлов. В промышленности магний обычно используется в виде сплавов  с алюминием, марганцем, цинком и другими металлами: Все магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием и имеют сравнительно высокую1 прочность. Литейные магниевые сплавы обозначаются буквами МЛ и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава, нацример МЛ2, МЛЗ И т. д. Деформируемые магниевые сплавы обозначаются: МА2, МАЗ и т. д.

Магниевые сплавы используют в авиационной промышленности, в  приборостроении и других отраслях.

3. Дайте понятие  основному времени при фрезеровании. Приведите формулу для его  расчета и поясните ее, приведя схему фрезерования заготовки.

     Основное время при фрезеровании равно отношению длины пути, пройденного фрезой, за число рабочих ходов к скорости движения подачи, и определяется по формуле

где L - общая длина прохода фрезы  в направлении подачи, мм;

- i - число рабочих ходов;

- l - длина обрабатываемой заготовки,  мм;

- l₁  - величина врезания фрезы, мм;

- l₂ - величина перебега фрезы, мм; l₂ = 1...5 мм.

Величина врезания l₁ при фрезеровании торцовыми фрезами определяется из условий:

- при симметричном неполном :

- при несимметричном встречном  :

- при несимметричном попутном:

l₁  =  0,5 • D,

где D - диаметр фрезы, мм; В - ширина заготовки, мм; C₁ - величина смещения фрезы относительно торца заготовки . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение, М. 1986г.
2. Кузьмин Б.А. Технология металлов и конструкционные материалы, М. 1998г.
3. Бобров Ю.Л. Теплоизоляционные материалы и конструкции, М. 1994г.